Сравнительная характеристика титанов, используемых в современных дентальных имплантатах
Бурное развитие дентальной имплантации за последние десятилетия привело к разработке различных конструкций, выпускаемых в развитых странах многими фирмами. На сегодняшний день предложено не менее 30 систем, среди которых достаточно известными являются Branemark System, Calcitek, Core-Vent, ITI, Steri-oss и ряд других. Некоторые из них в разное время были представлены на российском рынке. В нашей стране разработаны имплантаты ВНИИИМТ, МЕТТЭМ, КВС-1 (НПО «Плазма Поволжья»), «КОНМЕТ», «Контраст». Проблему выбора оптимального материала для изготовления имплантатов решают на протяжении многих лет. В настоящий момент, по данным многочисленных фундаментальных и прикладных исследований, лучшим материалом для этих целей принято считать титан. 
В нашей стране для производства дентальных имплантатов используют технически чистый титан марок ВТ 1−0 и ВТ 1−00 (ГОСТ 19807−91). За рубежом применяется так называемый «коммерчески чистый» титан четырех марок (Grade 1−4 ASTM, ISO) и титановый сплав Ti-6Al−4V (ASTM, ISO), являющийся аналогом отечественного сплава ВТ-6. Все эти вещества различны по химическому составу и механическим свойствам. Следовательно, можно утверждать, что проблема выбора более совершенного материала для имплантатов является актуальной. Целью нашей работы явилось определение лучшего материала для изготовления дентальных имплантатов с точки зрения соотношения механических свойств и биосовместимости. Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи: · определить, из каких материалов изготавливают имплантаты ведущие зарубежные фирмы; · определить химический состав и механические свойства этих материалов; · проанализировать данные об их биосовместимости. Материалом исследования явились данные, представленные в научных статьях, методических и презентационных публикациях зарубежных компаний, стандарты ASTM, ISO, ГОСТ. Полученные результаты представляем в следующих таблицах:
Таблица 1. Материалы, используемые для производства дентальных имплантатов ведущими зарубежными фирмами
Торговое название имплантатов и фирм-производителей | Branemark System (Nobel Biocare), Швеция | Replace (Steri-Oss Dental Care Company), США | ITI (Straumann Institute), Швейцария | Core-Vent (Corevent Corporation, Encio, CA), США | Splin TwistTM (Sulzer Calcitek Inc.), Канада |
| Материал | Коммерчески чистый титан Grade ATi24* | Ti-6Al−4V сплав | Чистый титан марки 4 (Grade 4) | Ti-6Al−4V сплав | Ti-6Al−4V сплав ASTM specification B348 |
Таблица 2. Химический состав титана по ISO 5832/II и ASTM F 67−89
| Элемент | Grade 1, % | Grade 2, % | Grade 3, % | Grade 4, % | Ti-6Al−4V, % |
| Азот | 0,03 | 0,03 | 0,05 | 0,05 | (0,05) |
| Углерод | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | (0,1) |
| Водород | 0,015 | 0,015 | 0,015 | 0,015 | (0,015) |
| Железо | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,5 | (0,4) |
| Кислород | 0,18 | 0,25 | 0,35 | 0,5 (0,4)** | (0,2) |
| Алюминий | нет | нет | нет | нет | (5,5−6,75) |
| Ванадий | нет | нет | нет | нет | (3,5−4,5) |
| Титан | остальное | остальное | остальное | остальное | остальное |
** — Данные ISO и ASTM совпадают во многих пунктах, при их расхождении показатели ASTM приведены в скобках.
Таблица 3. Механические свойства титана по ISO 5832/II и ASTM F 67−89.
| Grade 1, МПа | Grade 2, МПа | Grade 3, МПа | Grade 4, МПа | Ti-6Al−4V, МПа | |
| Предел прочности на растяжении | 240 | 345 | 450 | 550 | (895) |
| Предел текучести | 170 | 230 (275) | 300 (380) | 440 (483) | (830) |
Таблица 4. Химический состав титановых сплавов по ГОСТ 19807−91
| Элемент | Титановый сплав ВТ 1−0, % | Титановый сплав ВТ 1−00, % | Титановый сплав ВТ-6, % |
| Азот | 0,04 | 0,04 | 0,05 |
| Углерод | 0,07 | 0,05 | 0,1 |
| Водород | 0,01 | 0,008 | 0,015 |
| Железо | 0,25 | 0,15 | 0,6 |
| Кислород | 0,2 | 0,1 | 0,2 |
| Алюминий | нет | нет | 5,3−6,8 |
| Ванадий | нет | нет | 3,5−4,5 |
| Цирконий | нет | нет | 0,3 |
| Другие примеси* | 0,3 | 0,1 | 0,3 |
* В титане марки ВТ 1−00 допускается массовая доля алюминия не более 0,3%, в титане марки ВТ 1−0 — не более 0,7%.
Таблица 5. Механические свойства титановых сплавов по ГОСТ 19807−91
| Показатели механических свойств | Титановый сплав ВТ 1−0, МПа | Титановый сплав ВТ 1−00, МПа | Титановый сплав ВТ-6, МПа |
| Предел прочности на растяжение | 200-400 | 400-500 | 850-1000*** |
| Предел текучести | 350 | 250 | *** |
** Данные приведены по ОСТ 1 90 173−75. *** В доступной литературе данных не обнаружено.
Обсуждение результатов
Проведенный анализ выявил, что самым прочным из рассмотренных материалов является сплав Ti-6Al−4V (отечественный аналог ВТ-6). Увеличение прочности достигается за счет введения в его состав алюминия и ванадия. Однако, данный сплав относится к биоматериалам первого поколения и, несмотря на отсутствие каких-либо клинических противопоказаний, он используется все реже. Это положение приведено в аспекте проблем эндопротезирования крупных суставов. Как видно из Таблицы 1, некоторые зарубежные фирмы продолжают использовать этот сплав в производстве дентальных имплантатов. Исследования 1984 года показали, что содержащийся в нем ванадий должен вызывать опасения из-за токсического действия на биологические объекты. Это было также подтверждено комплексным исследованием в 1997 году. Кроме того, степень адгезии тканей к имплантатам из титановых сплавов несколько хуже, чем к нелегированному титану. В этой же точки зрения, отечественные сплавы ВТ 1−0 и ВТ 1−00 не могут считаться оптимальными, так как существующие стандарты допускают в них содержание алюминия (Таблица 4), который хоть и не является токсичным элементом как ванадий, но приводит к образованию соединительно-тканной прослойки вокруг имплантата и значительному загрязнению тканей. Положение о практическом значении токсичности ванадия и недостатках алюминия можно оспорить с той точки зрения, что результаты вышеупомянутых исследований касаются имплантатов из «чистых» металлов или сплавов с преобладанием в их составе данных металлов. Содержание же алюминия и ванадия в сплавах, используемых в производстве дентальных имплантатов, невелико (несколько процентов), а выход ионов металла из кристаллической решетки обусловлен процессом коррозии. При этом, по данным фундаментальной работы Williams & Roaf, коррозионная стойкость некоторых сплавов титана под воздействием солей выше, чем у «чистого» металла. Однако, на сегодняшний день общепризнанным является положение о недопустимости содержания токсических элементов в имплантируемых материалах. Таким образом, с точки зрения лучшей биологической совместимости, более перспективными представляются вещества, относящиеся к группе «чистого» титана. Необходимо отметить, что когда говорят о «чистом» титане, имеют в виду одну из четырех марок титана, допущенных для введения в ткани организма в соответствии с международными стандартами. Как видно из приведенных выше данных, они различны по химическому составу, который, собственно, и определяет биологическую совместимость и механические свойства.
Источник: medicum.ru
